×
Карбонен чернокрасител е инженерна форма на елементарен въглерод, използвана за усилване на гума, създаване на дълбоко черен цвят, защита на полимери от ултравиолетово въздействие и осигуряване на електрическа проводимост. Това ръководство, насочено към покупатели, от [Company Name] обяснява разликите между гумения, пигментния и проводимия въглероден черен пигмент, показва как повърхностната площ, структурата, порестостта и повърхностната химия влияят върху производителността и очертава техническите документи, които екипите за покупки трябва да прегледат. За производителите на гумени смеси, производителите на пластмаси, формулировачите на мастила и покрития, производителите на кабели и купувачите на материали за батерии изборът на подходящата марка изисква приложно тестване, а не само сравнение по цена или име на марката.
Въглеродният черен прах е фин промишлен материал, произведен при контролирани условия чрез частично горене или термично разлагане на въглеводородни суровини. Първичните частици се спояват в агрегати, които по време на съхранение и обработка могат да образуват по-големи агломерати. Размерите, разклоненията и повърхностните характеристики на тези структури определят поведението на продукта в каучукови, смолени, мастилени, бояджийски и електродни формули.
Произведеният въглероден черен прах се различава от саждите, атмосферния черен въглерод, дървената въглина, въгленния прах и графита. Въпреки че тези материали съдържат въглерод, производството им, морфологията, чистотата и целевото им предназначение се различават. Търговските марки са проектирани така, че да осигуряват точно определено подсилване, оцветяване, защита от ултравиолетови лъчи, проводимост или поведение по време на обработка.
Един клас въглероден черен пигмент, подходящ за гумени протектори, може да не осигури необходимата чернота в автомобилно покритие. Пигмент с висока интензивност на оцветяване може да предизвика прекалено висока вискозитет в мастърбатч, докато проводимият клас може да изисква специализирано разпръсване. Купувачите трябва да започнат с функцията и формулата, а след това да сравнят техническите характеристики.
Въглеродният черен пигмент за гуми се използва в гуми, маркучи, ремъци, уплътнения, прокладки, части за намаляване на вибрациите и други еластомерни продукти. Когато неговият клас и концентрация съответстват на състава, той може да подобри укрепващото действие, здравината при опън, стойността при износване, издръжливостта и обработката.
Търговските класове за гуми често използват означения от типа ASTM N-серия, като N220, N330, N550 или N660. Тези означения групират общи семейства по производителност, но не заместват техническите спецификации на доставчика или изпитанията на състава. Суровините, контролът на производствения процес и разпределението на характеристиките могат да повлияят върху обработката и крайните резултати.
По-финият въглероден сажди с по-голяма повърхност обикновено осигурява по-силно подсилване и по-добра устойчивост срещу абразия, но може да изисква повече енергия за смесване. Марките с по-малка повърхност могат да подпомогнат по-лесната обработка и по-ниска вискозитет на сместа. Структурата на агрегатите също влияе върху модула, твърдостта, проводимостта и диспергирането.
Пигментните въглеродни сажди се избират за мастила, покрития, пластмаси, тонери и свързани цветни приложения. Основните цели могат да включват чернота, оттенък, силата на оцветяване, блясък, стабилност на дисперсията и съвместимост със свързващото вещество или смолата.
По-малките първични частици и по-голямата повърхност могат да подпомогнат по-висока чернота и по-голяма сила на оцветяване, но също така могат да увеличат вискозитета и изискванията за диспергация. Повърхностната оксидация може да промени намокрянето, реологията и съвместимостта във водни или разтворители системи. Оптималните пигментни въглеродни сажди следователно зависят от цялата формула и производственото оборудване.
Проводимият въглероден сажди е предназначен да формира проводими пътища в пластмаси, еластомери, покрития, кабелни смеси и електроди за батерии. Високата структура и порестост могат да подпомогнат проводимостта при по-ниско натоварване в сравнение с обикновените класове, макар че действителното перколационно поведение зависи от дисперсията, типа полимер и технологичната история.
Твърдението за проводимост трябва да е свързано с метод за изпитване и формуляция. Обемното съпротивление, измерено в един вид смола или електродна система, не може автоматично да предскаже производителността в друга. Покупателите трябва да изпитват проводимия въглероден сажди при няколко нива на натоварване в целевата матрица.
Специалният въглероден сажди може да комбинира свойства като пигментация, защита от ултравиолетови лъчи, проводимост, чистота или повърхностна обработка за изискващи приложения. Тези класове се използват в инженерни пластмаси, жици и кабели, високопроизводителни покрития, печатни системи, електронни компоненти и избрани технологии за батерии.
Използването за контакти с храни, кожа, медицински цели, електроника или батерии може да изисква допълнителна чистота, регулаторна документация или проследимост. Общата индустриална марка въглероден черен не трябва автоматично да се счита подходяща за регулирано приложение.
Основният размер на частиците силно влияе върху усилването и цвета. Според техническите насоки в отрасъла по-малкият диаметър на частиците обикновено съответства на по-голяма повърхностна площ. В гумата по-финият въглероден черен може да увеличи усилването, устойчивостта към абразия и здравината при опън. В специалните приложения високата повърхностна площ може да увеличи оцветяващата сила, чернотата, проводимостта и устойчивостта към атмосферни въздействия.
Тези предимства водят до компромиси при преработката. Въглеродният черен с висока повърхностна площ често изисква повече енергия за смесване и може да увеличи вискозитета на сместа или покритието. Покупателите трябва да сравняват данните за повърхностната площ заедно с възможностите за дисперсия и производствените условия.
Структурата описва степента на разклоняване и тримерното сливане в агрегатите на въглеродния черен пигмент. Числото на абсорбцията на масло, включително OAN или DBP абсорбция, обикновено се използва като индикатор за структурата на агрегатите.
Въглеродният черен пигмент с по-висока структура може да увеличи вискозитета на сместа, модула, твърдостта и електрическата проводимост. Той също може да подобри диспергирането в избрани специални системи. Изискваната структура зависи от това дали формулацията придава предимство на усилване, течение, повърхностна отделка или проводимост.
Порестостта влияе върху връзката между общата и външната повърхност. Високопористият проводим въглероден черен пигмент може да осигури значителна вътрешна повърхност и да допринесе за образуването на проводима мрежа. Порестостта също може да повлияе върху натоварването, вискозитета и адсорбцията на компонентите на формулацията.
Един резултат от измерването на повърхността може да не опише напълно класа порест въглероден черен пигмент. Купувачите трябва да прегледат пълния набор от свойства и да потвърдят производителността в целевата им матрица.
Групите, съдържащи кислород, на повърхността на въглеродния черен пигмент влияят върху овлажняемостта, полярността, рН, диспергирането и взаимодействието със свързващото вещество. Окислените марки пигмент може да подобряват овлажняемостта или реоложкото поведение в избрани мастила и покрития, докато химичният състав на повърхността също може да повлияе върху електрическото съпротивление и характеристиките на вулканизацията на гумата.
Повърхностната обработка трябва да се оценява спрямо смолата, разтворителя, диспергиращото вещество и технологичния процес. Марка въглероден черен пигмент, оптимизирана за една формула, може да прояви различни характеристики в друга формула.
Въглеродният черен пигмент се доставя в прахообразна, гранулирана или топчеобразна форма. Прахообразната форма може да се диспергира ефективно при някои процеси с ниско срязване или чрез тривалцови машини, но може да предизвика по-големи проблеми с праха и работата с него. Гранулираният въглероден черен пигмент подпомага масовото обращение, по-чистото прехвърляне и по-високата насыпна плътност, но е необходимо достатъчно голямо разбъркващо усилие, за да се разрушат гранулите и да се разпределят агрегатите.
Дисперсията е от решаващо значение за крайната производителност. Лошо диспергиран въглероден черен прах може да намали интензивността на цвета, да предизвика повърхностни дефекти, да ослаби механичните свойства и да попречи на ефективното формиране на проводима мрежа.
Въглеродният черен прах е един от най-важните усилващи пълнители в съставките за автомобилни гуми и технически гумени изделия. Той подпомага здравината, издръжливостта, устойчивостта към абразия и обработката в протекторите, страничните стени, маркучите, транспортните ленти, уплътненията и формованите компоненти.
Покупателите на гуми трябва да определят полимерната система, целевата твърдост, изискванията към опънната якост и абразивната устойчивост, натоварването, оборудването за смесване и системата за вулканизация. Преди замяна на установен клас въглероден черен прах трябва да се извършат изпитания на пробни съставки, тъй като дори малки промени в свойствата могат да повлияят върху обработката и крайната производителност.
В пластмасите въглеродният черен пигмент осигурява черен цвят, защита от ултравиолетовите лъчи и при подходящи класове и концентрации — електрическа проводимост или разсейване на електростатичния заряд. Често срещани приложения включват тръби, филми, формовани части, кабелни смеси и инженерни пластмаси.
Производителите на мастилените концентрати трябва да сравняват дисперсията на въглеродния черен пигмент, чернотата, тоновата сила, налягането при филтриране, влагосъдържанието, золата и съвместимостта с носещия полимер. За UV-защита разпределението и концентрацията на пигмента в крайния полимер са толкова важни, колкото и името на класа.
Пигментният въглероден черен пигмент придава цвят, подтона и оптична плътност на мастилата и покритията. Той може също да допринася за UV-защита или проводимост. Формулаторите трябва да балансират чернотата с вискозитета, блясъка, енергията за диспергиране и стабилността при съхранение.
Смисленото изпитание на въглероден черен пигмент трябва да използва действителната свързваща основа, разтворителната или водна система, диспергиращото вещество, мелницата и метода на приложение. Пробите, получени чрез разтягане (drawdowns), или отпечатаните образци дават по-убедителни резултати от визуалната оценка на свободния прашък.
Въглеродният черен пигмент се използва в изолацията на кабели, екранирането на проводниците и обвивките, за да подпомогне проводимостта, гладкостта и устойчивостта към ултравиолетовите лъчи. Проводимите характеристики са чувствителни към структурата, натоварването и разпределението. Замърсяванията и частиците с прекалено големи размери също могат да имат значение при тънки или електрически чувствителни слоеве.
Производителите на кабелни смеси трябва да посочват удебелената електрична съпротива, качеството на повърхността, чистотата и изискванията за преработка, след което да потвърдят производителността на въглеродния черен пигмент в готовата смес.
Проводимият въглероден черен пигмент се използва като добавка в избрани батерийни електроди, за да се подобри електронната проводимост и да се подкрепи зареждането. Приложенията в батерии могат да изискват строг контрол върху повърхностната площ, структурата, примесите, влагосъдържанието и последователността.
Подходящият проводим въглероден черен пигмент зависи от химичния състав на батерията, формулата на електрода, активния материал и процеса на смесване. Данните за производителност от един химичен състав не трябва да се пренасят към друг без валидация.
